CN109856669A - 一种感应引爆式多源地震的隧道超前探测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种感应引爆式多源地震的隧道超前探测系统，包括地震检波器、安装架与多个爆破装置，所述地震检波器安装在开挖隧道的一端掌子面的侧壁上，多个爆破装置通过安装架规律布设在该隧道另一端掌子面的侧壁上，爆破装置的前端固定连接有引爆装置，引爆装置的前端固定连接有外壳，外壳的内部固定连接有加热棒，加热棒的一端延伸至引爆装置的内部，外壳的前端啮合连接有调节块，调节块的内部固定连接有线圈，本发明通过爆破装置同时爆破实现多地震波的采集，结合相应的数据处理算法，获得隧道未开挖区域的地震波特征图谱，一次性准确快速有效的预报出未开挖隧道区域内的不良体质，实现了隧道超前地质预报。

Description

一种感应引爆式多源地震的隧道超前探测系统
技术领域
本发明涉及隧道工程、超前地质预报技术领域，具体为一种感应引爆式多源地震的隧道超前探测系统。
背景技术
近年来，随着我国经济的快速发展和隧道技术的进步，铁路隧道、公里隧道建设不断深入到以前的地质禁区，复杂的隧道越来越多，地质问题越来越复杂，为了确保施工安全，对隧道超前地质预报工作也不断提高，隧道施工期超前地质预报就是利用地质、钻探、物探等方法，结合地质资料、洞内外地质调查、掌子面素面结果对施工掌子面前方不良地质体质性、位置、规模的预测，为进一步施工提供指导，确保施工的安全和顺利进行，准确、及时、高效是当前地质预报的追求，但是因为各种预报方法论、设备的局限性，存在预报距离短、测试准备工作繁琐互，占用时间长，主动爆破安全隐患大等问题，不仅影响了正常施工，还会产生较大的安全隐患，因此我们提出了一种感应引爆式多源地震的隧道超前探测系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种感应引爆式多源地震的隧道超前探测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种感应引爆式多源地震的隧道超前探测系统，包括地震检波器、安装架与多个爆破装置，所述地震检波器安装在开挖隧道的一端掌子面的侧壁上，多个爆破装置通过安装架规律布设在该隧道另一端掌子面的侧壁上；
所述安装架通过膨胀螺栓固定在隧道掌子面的侧壁上，且安装架包括第一挡块、套管与第二挡块，所述套管的外侧壁上套接有支杆与螺纹块，且支杆与螺纹块固定连接，所述螺纹块的外侧啮合套接有转动块，所述转动块的侧壁上固定连接有拨杆，所述支杆的端部设有定位块；
所述爆破装置的前端固定连接有引爆装置，所述引爆装置的前端固定连接有外壳，所述外壳的内部固定连接有加热棒，所述加热棒的一端贯穿外壳的侧壁并延伸至引爆装置的内部，所述外壳的前端啮合连接有调节块，所述调节块的内部固定连接有线圈。
优选的，所述第二挡块的内部通过弹簧滑动连接有压块，且压块与转动块活动连接。
优选的，所述第一挡块的侧壁上设有刻度，所述支杆的侧壁上开有观察口。
优选的，所述第一挡块的侧壁上固定连接有卡块，所述卡块与支杆的侧壁活动卡接。
优选的，所述支杆远离螺纹块的一端通过螺丝滑动连接有滑杆，所述滑杆的外端与定位块固定连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过将安装架固定在隧道的掌子面上，通过定位块可以实现对放置爆破装置孔的定位，并且转动支杆可以使定位块转动，且支杆转动的角度通过观察刻度实现可控，根据实际需求定位出每个放置爆破装置孔的位置，从而使预测效果更加的准确；该装置的爆破装置引爆装置是通过线圈对加热棒加热后，由加热棒引燃引爆装置内的火药实现爆破装置的爆破，这样爆破时间可以得到精确的掌控，从而使爆破更加安全；多个爆破装置安装在隧道掌子面的不同位置后，且将爆破装置同时爆破实现多地震波的采集，结合相应的数据处理算法，获得隧道未开挖区域的地震波特征图谱，一次性准确快速有效的预报出未开挖隧道区域内的不良体质，实现了隧道超前地质预报。
附图说明
图1为本发明的结构示意图I；
图2为本发明的结构示意图II；
图3为本发明的支杆与转动块处的结构示意图；
图4为本发明的图3的A处示意图；
图5为本发明的套管、支杆、螺纹块与转动块处的爆炸图；
图6为本发明的第二挡块、弹簧与压块处的剖视图；
图7为本发明的刻度与观察口处的结构示意图；
图8为本发明的外壳、加热棒、调节块与线圈处的剖视图；
图9为本发明的爆破装置、引爆装置与外壳处的剖视图。
图中：1、地震检波器，2、安装架，3、第一挡块，4、套管，5、第二挡块，6、支杆，7、螺纹块，8、转动块，9、拨杆，10、滑杆，11、定位块，12、螺丝，13、弹簧，14、压块，15、卡块，16、刻度，17、观察口，18、爆破装置，19、引爆装置，20、外壳，21、加热棒，22、调节块，23、线圈。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种感应引爆式多源地震的隧道超前探测系统，包括地震检波器1、安装架2与多个爆破装置18，所述地震检波器1安装在开挖隧道的一端掌子面的侧壁上，多个爆破装置18通过安装架2规律布设在该隧道另一端掌子面的侧壁上，地震检波器1是用来收集震波的装置，爆破装置18爆破后的震波穿过未开挖的隧道后，会被地震检波器1收集起来形成地震记录，通过地震记录的数据进行地震干涉处理后，获得隧道未开挖的地震波特征图谱，通过对地震波特征图谱分析，达到对隧道未开挖段超前地质预报；
所述安装架2通过膨胀螺栓固定在隧道掌子面的侧壁上，膨胀螺栓包括螺栓、胀管与螺母，先用冲击电钻(锤)在隧道掌子面上钻出与膨胀螺栓尺寸相对应的孔，再把螺栓、胀管装入孔中，旋紧螺母即可使螺栓、胀管、安装架2与隧道掌子面之间胀紧成为一体，拧紧以后会膨胀的，螺栓尾部有一个大头，胀管套在螺栓的外侧壁上，尾部那部分有几道开口，当螺栓拧紧以后，大头的尾部就被带到开口的管子里面，把管子冲大，达到膨胀的目的，进而把螺栓与安装架固定在隧道掌子面上，达到固定的目的，且安装架2包括第一挡块3、套管4与第二挡块5，所述套管4的外侧壁上套接有支杆6与螺纹块7，且支杆6与螺纹块7固定连接，所述螺纹块7的外侧啮合套接有转动块8，所述转动块8的侧壁上固定连接有拨杆9，螺纹块7与支杆6的厚度比套管4小，转动拨杆9可以使转动块8在螺纹块7上转动，当转动块8完全套在螺纹块7上时，支杆6与螺纹块7可以在套管4上自由转动，将支杆6转动至合适位置后用手扶着支杆6，同时转动拨杆9，使转动块8向右移动，直到转动块8的侧壁与第二挡块5的侧壁接触，同时支杆6与第一挡块3的侧壁接触，再次转动拨杆9时，第一挡块3与第二挡块5会分别挤压着支杆6与转动块8，从而使支杆6的位置固定，所述支杆6的端部设有定位块11，定位块11的上开有定位孔，用来确定钻孔位置的；
所述爆破装置18的前端固定连接有引爆装置19，所述引爆装置19的前端固定连接有外壳20，爆破装置18、引爆装置19与外壳20的材质均为塑料材质，且爆破装置18与引爆装置19的内部填充有火药，所述外壳20的内部固定连接有加热棒21，加热棒21为导热性能较强的金属，当线圈23对加热棒21加热时，加热棒21可以快速地将热量传递到引爆装置19的内部，从而实现引爆爆破装置18，所述加热棒21的一端贯穿外壳20的侧壁并延伸至引爆装置19的内部，所述外壳20的前端啮合连接有调节块22，所述调节块22的内部固定连接有线圈23，线圈23是缠绕在调节块22的内部，当调节块22拧到外壳20的内部后，加热棒21便会处在线圈23的内部，给线圈23通以交流电后，加热棒21产生电磁感应发热，当加热棒21升温到一定高度时，即可引爆破装置18的作用，调节块23越往外壳20的内部拧，处在线圈23内部的加热棒21长度便会越长，从而加热时间会越短，继而爆破用时就会越少，反之爆破用时越大，以此可以根据需要来调节爆破所需的时间，避免人员伤亡。
具体而言，所述第二挡块5的内部通过弹簧13滑动连接有压块14，且压块14与转动块8活动连接，当支板6位置固定时，通过压块14压着转动块8，此时弹簧13处于压缩状态，从而通过弹簧13的反向弹力，可以防止转动块8自由转动。
具体而言，所述第一挡块3的侧壁上设有刻度16，所述支杆6的侧壁上开有观察口17，观察口17的内部设有指针，转动支杆6时，观察口17内部的指针会指向不同的刻度，从而使使用者精准度确定安装爆破装置18的孔的打孔位置。
具体而言，所述第一挡块3的侧壁上固定连接有卡块15，所述卡块15与支杆6的侧壁活动卡接，当固定支杆6时，卡块15与支杆6的侧壁卡接，从而增加了摩擦力，防止支杆6偏动。
具体而言，所述支杆6远离螺纹块7的一端通过螺丝12滑动连接有滑杆10，所述滑杆10的外端与定位块11固定连接，多个爆破装置18为圆周阵列分布，通过滑杆10在支杆6内部的滑动，可以使定位块11转动的直径有所调节，从而使安装爆破装置18的定位孔所围成的直径有所改变，从而使该装置适用于不同直径大小的隧道。
工作原理：使用时，将地震检波器1安装在开挖隧道的一端掌子面的侧壁上，在该隧道另一端掌子面的侧壁中心用冲击电钻(锤)在隧道掌子面上钻出与膨胀螺栓尺寸相对应的孔，再把螺栓、胀管装入孔中，旋紧螺母即可使螺栓、胀管、安装架2与隧道掌子面之间胀紧成为一体，将支杆6转动至合适位置后用手扶着支杆6，转动拨杆9使转动块8向右移动，使第一挡块3与第二挡块5会同时挤压着支杆6与转动块8，从而使支杆6的位置固定，此时用冲击电钻在定位块11处的隧道掌子面打出一个安装爆破装置18的孔，然后反向转动拨杆9使支杆6可以再次转动，当支杆6转动到合适角度后再次固定，继而依次打出安装爆破装置18的孔；打孔结束后将安装架2从隧道掌子面上拆下，将爆破装置18安装到孔内，并且将调节块22拧到外壳20的内部至合适深度，然后将所有线圈23通以交流电，待加热棒21升温到一定高度时，即可引爆破装置18，爆破装置18爆破后的震波穿过未开挖的隧道后，会被地震检波器1收集起来形成地震记录，通过地震记录的数据进行地震干涉处理后，获得隧道未开挖的地震波特征图谱，通过对地震波特征图谱分析，达到对隧道未开挖段超前地质预测。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种感应引爆式多源地震的隧道超前探测系统，包括地震检波器(1)、安装架(2)与多个爆破装置(18)，其特征在于：所述地震检波器(1)安装在开挖隧道的一端掌子面的侧壁上，多个爆破装置(18)通过安装架(2)规律布设在该隧道另一端掌子面的侧壁上；
所述安装架(2)通过膨胀螺栓固定在隧道掌子面的侧壁上，且安装架(2)包括第一挡块(3)、套管(4)与第二挡块(5)，所述套管(4)的外侧壁上套接有支杆(6)与螺纹块(7)，且支杆(6)与螺纹块(7)固定连接，所述螺纹块(7)的外侧啮合套接有转动块(8)，所述转动块(8)的侧壁上固定连接有拨杆(9)，所述支杆(6)的端部设有定位块(11)；
所述爆破装置(18)的前端固定连接有引爆装置(19)，所述引爆装置(19)的前端固定连接有外壳(20)，所述外壳(20)的内部固定连接有加热棒(21)，所述加热棒(21)的一端贯穿外壳(20)的侧壁并延伸至引爆装置(19)的内部，所述外壳(20)的前端啮合连接有调节块(22)，所述调节块(22)的内部固定连接有线圈(23)。
2.根据权利要求1所述的一种感应引爆式多源地震的隧道超前探测系统，其特征在于：所述第二挡块(5)的内部通过弹簧(13)滑动连接有压块(14)，且压块(14)与转动块(8)活动连接。
3.根据权利要求1所述的一种感应引爆式多源地震的隧道超前探测系统，其特征在于：所述第一挡块(3)的侧壁上设有刻度(16)，所述支杆(6)的侧壁上开有观察口(17)。
4.根据权利要求1所述的一种感应引爆式多源地震的隧道超前探测系统，其特征在于：所述第一挡块(3)的侧壁上固定连接有卡块(15)，所述卡块(15)与支杆(6)的侧壁活动卡接。
5.根据权利要求1所述的一种感应引爆式多源地震的隧道超前探测系统，其特征在于：所述支杆(6)远离螺纹块(7)的一端通过螺丝(12)滑动连接有滑杆(10)，所述滑杆(10)的外端与定位块(11)固定连接。
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